(57)【要約】本発明の目的は、フランジの耐久性を付与し、圧力容器の内表面を被覆する材料とフランジを形成する材料とが異なる材質であっても、超臨界条件下での使用に耐える圧力容器用内筒及びその製造方法を提供することである。本発明に係る圧力容器用内筒は、圧力容器９０１が、本体８１と蓋９１とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、圧力容器の内表面を被覆する被覆部８６，９６と、被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、フランジ取付部８５，９５に接合する環状のフランジ８４，９４と、を備える圧力容器用内筒であって、被覆部とフランジ取付部とが、一体に加工され、かつ、白金又は白金合金からなり、フランジが、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金からなり、接合は、拡散接合である。
2012020641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器が、少なくとも有底筒状の本体と蓋とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、前記圧力容器の内表面を被覆する被覆部と、該被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、該フランジ取付部に接合し、かつ、前記シール部のシール箇所となる環状のフランジと、を備える圧力容器用内筒であって、
前記被覆部と前記フランジ取付部とが、一体に加工され、かつ、白金又は白金合金からなり、
前記フランジが、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金からなり、
前記接合は、前記フランジに含まれる金属元素と前記フランジ取付部に含まれる金属元素とが拡散した拡散接合であることを特徴とする圧力容器用内筒。
【請求項２】
前記フランジのうち前記シール箇所の表面が、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて測定したビッカース硬度が３５０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１に記載の圧力容器用内筒。
【請求項３】
前記フランジが、外周面を有し、前記フランジ取付部が、前記フランジ取付部と一体に加工された周壁部を有し、かつ、前記フランジの外周面と前記フランジ取付部の周壁部とが拡散接合していること特徴とする請求項１又は２に記載の圧力容器用内筒。
【請求項４】
さらに、前記フランジと前記フランジ取付部との間に、白金又は白金合金からなる密着層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒。
【請求項５】
さらに、前記フランジと前記フランジ取付部との間に、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒が、前記圧力容器の本体に設けられた下内筒及び前記圧力容器の蓋に設けられた上内筒の両方又はいずれか一方であることを特徴とする圧力容器用内筒。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒を備えることを特徴とする圧力容器。
【請求項８】
圧力容器が、少なくとも有底筒状の本体と蓋とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、前記圧力容器の内表面を被覆する被覆部と、該被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、該フランジ取付部に接合し、かつ、前記シール部のシール箇所となる環状のフランジと、を備える圧力容器用内筒の製造方法であって、
前記被覆部と前記フランジ取付部とを、白金又は白金合金で一体に形成する加工工程と、
前記フランジをイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種からなる合金で形成するフランジ形成工程と、
前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を清浄化する清浄化工程と、
清浄化された前記接合予定面と前記フランジの表面のうち、接合予定面とを当接させた状態で加熱して、前記フランジ取付部に含まれる金属元素と前記フランジに含まれる金属元素とを拡散させる接合工程と、
を有することを特徴とする圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項９】
前記接合工程の前に、前記フランジの表面のうち、接合予定面を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする請求項８に記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項１０】
前記清浄化工程は、前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を５００〜８００℃で加熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項１１】
前記清浄化工程の加熱処理は、大気雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１０に記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項１２】
前記接合工程の前に、更に、
前記フランジの表面のうち、前記接合予定面上に白金化合物又は白金化合物及び白金と合金を形成する金属の化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程と、
該塗布層を熱分解して白金又は白金合金からなる密着層とし、密着層付きフランジを形成する熱分解工程と、
を有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項１３】
前記清浄化工程と前記接合工程との間に、更に、
前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面上にイリジウム化合物、ルテニウム化合物又はイリジウム化合物若しくはルテニウム化合物の少なくとも１種及び白金化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程と、
該塗布層を熱分解してイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層とし、密着層付きフランジ取付部を形成する熱分解工程と、
を有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【請求項１４】
前記塗布工程と前記接合工程との間に、更に、
前記熱分解工程の加熱温度よりも高い温度で加熱する拡散工程を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の圧力容器用内筒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧条件下で使用される圧力容器用内筒に関し、特には、超臨界条件下で主として単結晶の成長に使用される圧力容器用内筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、合成、分解、結晶育成などの化学反応において、反応効率、反応性などを向上させることを目的として、超臨界状態の溶媒を用いた処理が行なわれている。使用する溶媒の種類によって、例えば、溶媒として水を用いる水熱合成法（ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｍｅｔｈｏｄ）、溶媒としてアンモニアを用いる安熱合成法（ａｍｍｏｎｏｔｈｅｒｍａｌ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｍｅｔｈｏｄ）が挙げられる。このような処理は、オートクレーブと呼ばれる圧力容器内において超臨界条件下で実施される。その処理条件は、例えば、８００℃及び４０００気圧の超高温超高圧状態で実施されることもある。【０００３】
圧力容器を用いて合成される単結晶は、水熱合成法では、例えば、人工水晶、酸化亜鉛である。安熱合成法では、例えば、窒化ガリウムである。これらの単結晶は、各種光学、電子素子などの用途に利用され、高い純度が要求される。したがって、圧力容器の内部に露出する部分には、超高温超高圧状態で不純物が溶出しないことが求められる。したがって、薬液、薬品雰囲気に接触する部分は、白金族金属が使用されている場合が多い。【０００４】
しかし、白金族金属は、極めて高価であるため、圧力容器をバルク金属で形成すると非常に高額となること、加工性が悪く、物理強度が不十分であることなどの問題を有する。このため、通常は、本体をニッケル含有合金などの耐熱合金で構成して物理的強度を保持し、圧力容器の内部に露出する部分だけに薄肉の白金又は白金合金からなるライニングを設ける構造としている（例えば、特許文献１の図１を参照。）。【０００５】
特許文献１の図１をはじめとする圧力容器では、圧力容器の内部は鍔部（以降、フランジという。）を有したライニングで被覆されており、本体の内部に設けられたフランジと蓋の内部に設けられたライニングカバーとの間に、リング状のガスケットを介設して容器を密封する構造になっている。フランジ、ガスケット及びライニングカバーは、気密シール部を形成している。気密シール部には、大きな圧力がかかるため、フランジ、ガスケット及びライニングカバーは、互いに傷つけあって圧力保持を行うこととなる。これらが大きく変形すると、接触面積が大きくなり、気密シール部にかかる圧力が相対的に小さくなるため、例えば、１０００気圧を超える高圧条件下での使用では、シールが不十分になるという問題があった。特に、フランジが変形すると、一体に形成されたライニングも交換する必要がある。これらは、前述のとおり、高価な白金を使用しているため、交換の頻度が多いと、金銭的負担は大きいものとなる。【０００６】
そこで、特許文献１の図３では、圧力容器の内表面を被覆するライニング本体を白金などの伸延性に優れた材料で構成し、フランジをイリジウムなどの面圧強度が高く、かつ、塑性変形しにくい材料で構成することで、供用中のシール面の変形を防止し、ライニングの繰り返し使用を可能とする技術が提案されている。【０００７】
用途は異なるが、金属の表面を硬化する方法として、チタン又はチタン合金からなる基材の表面にニッケル又はニッケル合金からなる被覆層を形成し、溶融拡散によって合金化させる技術が開示されている（例えば、特許文献２又は３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９３３５５号公報
【特許文献２】特開平５−６５６２２号公報
【特許文献３】特開平５−１５６４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の図３は、白金からなるライニング本体とイリジウムからなるフランジとを接合部で突合せて溶接などで接合する方法である。この方法では、白金とイリジウムとがいずれも白金族金属であるとはいえ、熱膨張率が大きく異なるため、溶接部が弱くなるという問題がある。【００１０】
特許文献２及び３には、金属表面を硬化する方法が提案されているが、この方法は、チタン又はチタン合金からなる基材とニッケル又はニッケル合金からなる被覆層との境界部分を共晶点以上の温度に加熱して溶融拡散させて、共晶合金化による硬化が起こることで表面を硬化できるという方法であり、白金又は白金合金の表面を硬化する方法ではない。【００１１】
本発明の目的は、前記問題を解決するためになされたものであり、フランジの変形を防止して、耐久性を付与し、圧力容器の内表面を被覆する材料とフランジを形成する材料とが異なる材質であっても、超臨界条件下での使用に耐える圧力容器用内筒及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討した結果、圧力容器の内表面を耐食性及び加工性に優れた材料で被覆し、圧力容器を密封するシール箇所を形成するフランジを、耐食性に優れ、表面硬度が高く、変形しにくい材料で形成し、かつ、両者を拡散接合で一体化し、かつ、接合面積を大きくしてより強固に接合することで前記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る圧力容器用内筒は、圧力容器が、少なくとも有底筒状の本体と蓋とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、前記圧力容器の内表面を被覆する被覆部と、該被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、該フランジ取付部に接合し、かつ、前記シール部のシール箇所となる環状のフランジと、を備える圧力容器用内筒であって、前記被覆部と前記フランジ取付部とが、一体に加工され、かつ、白金又は白金合金からなり、前記フランジが、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金からなり、前記接合は、前記フランジに含まれる金属元素と前記フランジ取付部に含まれる金属元素とが拡散した拡散接合であることを特徴とする。【００１３】
本発明に係る圧力容器用内筒では、前記フランジのうち前記シール箇所の表面が、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて測定したビッカース硬度が３５０Ｈｖ以上であることが好ましい。フランジの変形を防止し、圧力容器の寿命をより長く保持することができる。【００１４】
本発明に係る圧力容器用内筒では、前記フランジが、外周面を有し、前記フランジ取付部が、前記フランジ取付部と一体に加工された周壁部を有し、かつ、前記フランジの外周面と前記フランジ取付部の周壁部とが拡散接合していることが好ましい。フランジとフランジ取付部とをより強固に接合することができる。また、ねじ込み式の密封構造を有する圧力容器において、フランジが回転するのを防止することができる。【００１５】
本発明に係る圧力容器用内筒では、さらに、前記フランジと前記フランジ取付部との間に、白金又は白金合金からなる密着層を有することが好ましい。フランジとフランジ取付部との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。【００１６】
本発明に係る圧力容器用内筒では、さらに、前記フランジと前記フランジ取付部との間に、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層を有することが好ましい。フランジとフランジ取付部との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。【００１７】
本発明に係る圧力容器用内筒は、前記圧力容器の本体に設けられた下内筒及び前記圧力容器の蓋に設けられた上内筒の両方又はいずれか一方である形態を含む。【００１８】
本発明に係る圧力容器は、本発明に係る圧力容器用内筒を備えることを特徴とする。【００１９】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法は、圧力容器が、少なくとも有底筒状の本体と蓋とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、前記圧力容器の内表面を被覆する被覆部と、該被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、該フランジ取付部に接合し、かつ、前記シール部のシール箇所となる環状のフランジと、を備える圧力容器用内筒の製造方法であって、前記被覆部と前記フランジ取付部とを、白金又は白金合金で一体に形成する加工工程と、前記フランジをイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種からなる合金で形成するフランジ形成工程と、前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を清浄化する清浄化工程（ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）と、清浄化された前記接合予定面と前記フランジの表面のうち、接合予定面とを当接させた状態で加熱して、前記フランジ取付部に含まれる金属元素と前記フランジに含まれる金属元素とを拡散させる接合工程と、を有することを特徴とする。【００２０】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記接合工程の前に、前記フランジの表面のうち、接合予定面を洗浄する洗浄工程（ｗａｓｈｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を有することが好ましい。接合をより確実に行うことができる。【００２１】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記清浄化工程は、前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を５００〜８００℃で加熱処理する工程を含むことが好ましい。白金表面から不純物を効率的に除去することができる。【００２２】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記清浄化工程の加熱処理は、大気雰囲気中で行うことが好ましい。特別な装置又は設備がなくても、清浄化を行うことができる。【００２３】
本発明に係る圧力容器の製造方法では、前記接合工程の前に、更に、前記フランジの表面のうち、前記接合予定面上に白金化合物又は白金化合物及び白金と合金を形成する金属の化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程と、該塗布層を熱分解して白金又は白金合金からなる密着層とし、密着層付きフランジを形成する熱分解工程と、を有することが好ましい。フランジとフランジ取付部との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。また、拡散接合の条件を緩和することができるため、被覆部及びフランジ取付部を圧力容器に取り付けた状態でのフランジ取り付け作業が容易になる。【００２４】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記清浄化工程と前記接合工程との間に、更に、前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面上にイリジウム化合物、ルテニウム化合物又はイリジウム化合物若しくはルテニウム化合物の少なくとも１種及び白金化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程と、該塗布層を熱分解してイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層とし、密着層付きフランジ取付部を形成する熱分解工程と、を有することが好ましい。フランジとフランジ取付部との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。【００２５】
本発明に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記塗布工程と前記接合工程との間に、更に、前記熱分解工程の加熱温度よりも高い温度で加熱する拡散工程を有することが好ましい。拡散接合をより安定に行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、フランジの変形を防止して、耐久性を付与し、圧力容器の内表面を被覆する材料とフランジを形成する材料とが異なる材質であっても、超臨界条件下での使用に耐える圧力容器用内筒及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】大型の圧力容器の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す圧力容器のシール部の部分拡大断面図であり、（ｂ）は図１に示す圧力容器で使用するガスケットの一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す圧力容器の内筒とフランジとの接合部の別の形態例を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は上フランジ取付部が上フランジの天面の全面に接合し、下フランジ取付部が下フランジの底面の全面に接合する形態であり、（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。
【図４】中型の圧力容器の一例を示す断面図である。
【図５】図４に示す圧力容器の内筒とフランジとの接合部の形態例を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は上フランジ取付部が上フランジの天面の全面に接合し、下フランジ取付部が下フランジの底面の全面に接合する形態であり、（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。
【図６】小型の圧力容器の一例を示す断面図である。
【図７】図６に示す圧力容器の内筒とフランジとの接合部の形態例を示す部分拡大断面図であり、（ａ）はフランジ取付部がフランジの天面又は底面の全面に接合する形態、（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００２９】
図１は、大型の圧力容器の一例を示す断面図である。本実施形態に係る圧力容器用内筒は、圧力容器９０１が、少なくとも有底筒状の本体８１と蓋９１とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、圧力容器９０１の内表面を被覆する被覆部８６，９６と、被覆部８６，９６の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部８５，９５と、フランジ取付部８５，９５に接合し、かつ、シール部のシール箇所となる環状のフランジ８４，９４と、を備える圧力容器用内筒であって、被覆部８６，９６とフランジ取付部８５，９５とが、一体に加工され、かつ、白金又は白金合金からなり、フランジ８４，９４が、イリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金からなり、接合は、フランジ８４，９４に含まれる金属元素とフランジ取付部８５，９５に含まれる金属元素とが拡散した拡散接合である。
【００３０】
圧力容器９０１は、例えば、合成、分解、単結晶育成などの化学反応用容器として使用される。圧力容器９０１の基本的な構成は次のとおりである。圧力容器９０１は、本体８１と蓋９１とを有する。本体８１は、上端が開口した有底筒状である。蓋９１は、本体８１の開口部を閉鎖可能な形状を有する。圧力容器９０１は、本体８１と蓋９１とをナット、クランプなどの固定具７２で固定して内部を密封可能な構造を有する。本体８１は、その外周部に配置したヒータ（不図示）によって加熱される。本体８１、蓋９１及び固定具７２は、一般に、低合金鋼、ニッケルクロム合金などの耐熱合金で構成されている。
【００３１】
本体８１の開口部の外周縁には、環状のフランジ８４（以降、下フランジという。）が設けられている。図１に示す圧力容器９０１では、蓋９１には下フランジ８４に対応する位置に、環状のフランジ９４（以降、上フランジという。）が設けられている。図２（ａ）は、図１に示す圧力容器のシール部の部分拡大断面図である。下フランジ８４は、外周面８４ａと、内周面８４ｂと、外周面８４ａ及び内周面８４ｂの上端辺を連結した天面８４ｃと、外周面８４ａ及び内周面８４ｂの下端辺を連結した底面８４ｄとを有する。天面８４ｃは、天面テーパー部８４ｃ１を有する。底面８４ｄは、底面テーパー部８４ｄ１を有する。上フランジ９４は、外周面９４ａと、内周面９４ｂと、外周面９４ａ及び内周面９４ｂの上端辺を連結した天面９４ｃと、外周面９４ａ及び内周面９４ｂの下端辺を連結した底面９４ｄとを有する。天面９４ｃは、天面テーパー部９４ｃ１を有する。底面９４ｄは、底面テーパー部９４ｄ１を有する。なお、本発明は、本発明の効果を損なわない限り、上フランジ９４及び下フランジ８４の形状に制限されない。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、圧力容器の密封時には、上フランジ９４と、ガスケット７１ａと、下フランジ８４とは、線又は面で当接してシール部を形成している（以降、該当接部分をシール箇所Ｓという。）。図２（ａ）では、シール箇所Ｓは、下フランジ８４の天面テーパー部８４ｃ１上及び上フランジ９４の底面テーパー部９４ｄ１上にある。図２（ｂ）、図１に示す圧力容器で使用するガスケットの一例を示す平面図である。圧力容器９０１では、図２（ｂ）に示すように、ガスケット７１ａとして、グレイロックシールリング（ｇｒａｙｌｏｃ  ｓｅａｌ  ｒｉｎｇ）タイプと呼ばれる、内輪７７と内輪７７の外周側に内輪部分よりも肉厚を薄くした外輪７８とを有する自締式ガスケットを使用している。ガスケット７１ａは、一般に耐熱耐食性を有するニッケル基合金からなる。ガスケット７１ａは、圧力容器内に直接暴露する部分があるため、少なくとも暴露する面は耐食性を有する白金族金属表面とすることが好ましい。さらに、表面が白金族金属の酸化物であることがより好ましい。本実施形態はガスケット７１ａの形状及び材質に制限されない。ただし、内筒の耐久性を考慮して、ガスケット７１ａは、上フランジ９４及び下フランジ８４よりも表面硬度が低いことが好ましい。
【００３３】
図１に示す圧力容器９０１は、圧力容器用内筒として、本体８１に設けられた内筒８３（以降、下内筒という。）と蓋９１に設けられた内筒９３（以降、上内筒という。）とを有する。本体８１の内表面を被覆する被覆部８６を下被覆部という。下被覆部８６は、上端が開口した有底筒状である。下被覆部８６は、本体８１の内壁に沿うように形成することが好ましい。ただし、下被覆部８６の底部の形状は、耐圧性の点で、半球面であることがより好ましい。蓋９１の内壁のうち、上フランジ９４の内周面９４ｂよりも内側の範囲を被覆する被覆部９６を上被覆部という。上被覆部９６は、蓋９１の内壁に沿うように形成することが好ましい。図１では、上被覆部９６が平面円形状である形態を示したが、本実施形態は、上被覆部９６の形状に制限されず、例えば、半球状（ドーム状）、円筒筒状とすることができる。
【００３４】
下被覆部８６の上端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部８５を下フランジ取付部という。下フランジ取付部８５は、接合を予定する下フランジ８４の底面８４ｄの一部若しくは全部又は下フランジ８４の底面８４ｄ及び外周面８４ａに合わせた形状に加工されている。上被覆部９６の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部９５を上フランジ取付部という。なお、図２（ａ）において、上被覆部９６の端部は、上被覆部９６のうち、上フランジ９４の内周面９４ｂと接する部分である。上フランジ取付部９５は、接合を予定する上フランジ９４の天面９４ｃの一部若しくは全部又は上フランジ９４の天面９４ｄ及び外周面９４ａに合わせた形状に加工されている。
【００３５】
ここから、下フランジ８４、下フランジ取付部８５及び下被覆部８６について説明する。なお、上フランジ９４、上フランジ取付部９５及び上被覆部９６については、上フランジ９４を下フランジ８４と、上フランジ取付部９５を下フランジ取付部８５と、上被覆部９６を下被覆部８６と、更に下フランジ８４の底面８４ｄを上フランジ９４の天面９４ｃと置き換えて、同様に説明できる。
【００３６】
下被覆部８６と下フランジ取付部８５とは、一体に加工し、接合部分をもたない。一体に加工することで、内筒の耐圧強度をより高めることができる。さらに、下被覆部８６及び下フランジ取付部８５は、耐食性、加工性及び使用時の破断防止の点から、白金又は白金合金で形成される。白金合金は、例えば、白金−イリジウム合金、白金−ルテニウム合金、白金−ロジウム合金、白金−金合金、白金−レニウム合金である。白金合金は、合金中の白金含有量が７０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、８０質量％以上である。７０質量％未満では、耐食性又は加工性に劣る場合がある。
【００３７】
下フランジ８４は、耐圧性が高く、かつ、耐熱耐食性を有するイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金からなる。
【００３８】
イリジウムを含む合金（以降、イリジウム合金という。）は、例えば、イリジウム−ルテニウム合金、イリジウム−白金合金、イリジウム−ロジウム合金、イリジウム−金合金、イリジウム−レニウム合金、イリジウム−白金−ロジウム合金、イリジウム−白金−レニウム合金、イリジウム−ルテニウム−ロジウム合金、イリジウム−ルテニウム−レニウム合金、イリジウム−ルテニウム−ロジウム−白金合金である。ルテニウムを含む合金（以降、ルテニウム合金という。）は、例えば、ルテニウム−イリジウム合金、ルテニウム−白金合金、ルテニウム−ロジウム合金、ルテニウム−金合金、ルテニウム−レニウム合金、ルテニウム−白金−ロジウム合金、ルテニウム−白金−レニウム合金、ルテニウム−イリジウム−ロジウム合金、ルテニウム−イリジウム−レニウム合金、ルテニウム−イリジウム−ロジウム−白金合金である。イリジウム合金又はルテニウム合金は、合金中のイリジウム含有量又はルテニウム含有量が６０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、８０質量％以上である。６０質量％未満では、耐圧性に劣る場合がある。
【００３９】
本実施形態に係る圧力容器用内筒では、下フランジ８４のうちシール箇所Ｓの表面が、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて測定したビッカース硬度が３５０Ｈｖ以上であることが好ましい。より好ましくは、４００Ｈｖ以上である。３５０Ｈｖ未満では、締め付けによって、大きな変形が起こり、十分なシールができなくなる場合がある。また、ガスケット７１ａよりも表面硬度が低くなる場合があり、フランジが変形し、圧力容器の寿命を縮めてしまうことがある。なお、ビッカース硬度の上限値は、５００Ｈｖとすることが好ましい。より好ましくは４５０Ｈｖである。
【００４０】
下フランジ８４と下フランジ取付部８５との接合は、下フランジ８４に含まれる金属元素と下フランジ取付部８５に含まれる金属元素とが拡散した拡散接合である。拡散接合することで、下フランジ８４と下フランジ取付部８５とが一体となり、耐圧強度をより高めることができる。さらに、図２（ａ）に示すように、下フランジ取付部８５が、下フランジ８４の底面８４ｄの一部に延設しているので、特許文献１の図３に示すような突合せ溶接と比較して、接合部の面積が大きくなり、より強固な接合が可能となる。また、接着剤を使用しないため、不純物が容器内に溶出する可能性がなくなる。下フランジ取付部８５と下フランジ８４との接合面積は、下フランジ８４の底面８４ｄの２５％以上であることが好ましい。より好ましくは、３０％以上である。特に好ましくは、５０％以上である。２５％未満では、接合部の強度が不足する場合がある。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、下フランジ取付部８５が下フランジ８４の底面８４ｄの一部に接合していればよいが、下フランジ取付部８５が下フランジ８４の底面８４ｄの全面に接合することがより好ましい。図３は、図１に示す圧力容器の内筒とフランジとの接合部の別の形態例を示す部分拡大断面図である。図３（ａ）は上フランジ取付部９５が上フランジ９４の天面９４ｃの全面に接合し、下フランジ取付部８５が下フランジ８４の底面８４ｄの全面に接合する形態である。図３（ａ）に示す形態では、下フランジ８４の底面８４ｄの全面にわたって、下フランジ取付部８５が延設しているため、更に接合面積が大きくなり、より強固な接合が可能となる。また、上フランジ９４の天面９４ｃの全面にわたって、上フランジ取付部９５が延設しているため、更に接合面積が大きくなり、より強固な接合が可能となる。
【００４２】
図３（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。本実施形態に係る圧力容器用内筒では、下フランジ８４が、外周面８４ａを有し、下フランジ取付部８５が、下フランジ取付部８５と一体に加工された周壁部８５ａを有し、かつ、下フランジ８４の外周面８４ａと下フランジ取付部８５の周壁部８５ａとが拡散接合していることが好ましい。下フランジ取付部８５が、下フランジ８４の底面８４ｄの全面及び下フランジ８４の外周面８４ａにわたって接合しているため、接合をより強固なものとすることができる。
【００４３】
本実施形態に係る圧力容器用内筒では、更に、下フランジ８４と下フランジ取付部８５との間に、更に密着層を設けることが好ましい。密着層は、白金又は白金合金からなるか、又はイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなることが好ましい。密着層を設けることで、下フランジ８４と下フランジ取付部８５との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。
【００４４】
図４は、中型の圧力容器の一例を示す断面図である。図４に示す中型の圧力容器９０２はその基本的な構成を図１に示す大型の圧力容器９０１と同じくするため、ここでは、共通する点についての説明を省略し、相違する点について説明する。
【００４５】
図５は、図４に示す圧力容器の内筒とフランジとの接合部の形態例を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は上フランジ取付部が上フランジの天面の全面に接合し、下フランジ取付部が下フランジの底面の全面に接合する形態であり、（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。図４及び図５（ａ）（ｂ）に示す圧力容器９０２では、下フランジ８４は、底面８４ｄが平坦であり、図１及び図２（ａ）に示す圧力容器９０１の底面テーパー部８４ｄ１を有さない形態である。また、上フランジ９４は、天面９４ｃが平坦であり、天面テーパー部９４ｃ１を有さない形態である。圧力容器９０２では、ガスケット７１ｂとして、レンズリングと呼ばれる、リングの内周側の肉厚を最も厚くし、外周に向かうに従って肉厚が小さくなる断面がテーパー形状を有するガスケットを使用している。図５（ａ）に示す形態では、下フランジ取付部８５が、下フランジ８４の底面８４ｄの全面に延設しているため、接合面積が大きくなり、強固な接合が可能となる。図５（ｂ）に示す形態では、下フランジ８４が、外周面８４ａを有し、下フランジ取付部８５が、下フランジ取付部８５と一体に加工された周壁部８５ａを有し、かつ、下フランジ８４の外周面８４ａと下フランジ取付部８５の周壁部８５ａとが拡散接合しているため、接合面積が更に大きくなり、下フランジ８４と下フランジ取付部８５とをより強固に接合することができる。
【００４６】
図６は、小型の圧力容器の一例を示す断面図である。図６に示す小型の圧力容器９０３はその基本的な構成を図１に示す大型の圧力容器９０１と同じくするため、ここでは、共通する点についての説明を省略し、相違する点について説明する。図６に示す圧力容器９０３は、本実施形態に係る圧力容器用内筒として、圧力容器９０３の本体８１に設けられた下内筒８３だけを有する形態である。この圧力容器９０３は、スクリューアンドボーン（ｓｃｒｅｗ  ａｎｄ  ｂｏｎｅ）タイプと呼ばれ、本体８１と蓋９１との間に図１〜図３のようなガスケット７１ａ又は図４及び図５のようなガスケット７１ｂなどのガスケットを介さず、蓋９１に設けられた凸部９９を下フランジ８４に嵌入し、本体８１の外周に設けられた螺合部８８に、固定具（袋ナット）７３で螺合固定して、容器内部を密封する構造を有する。凸部９９は、白金族金属の酸化物の表面を有する。白金族金属は、イリジウム、ルテニウム、ロジウム又はそれらの基合金であることが好ましい。白金族金属及びそれらの基合金の酸化物は、例えば、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化イリジウム／白金、酸化イリジウムルテニウム、酸化イリジウムロジウム、酸化イリジウムレニウム、酸化イリジウム／金である。
【００４７】
圧力容器９０３は、凸部９９と下フランジ８４との間に接合防止材８９を介してシール箇所Ｓで当接して密封される。接合防止材８９は、圧力容器を使用中に凸部９９と下フランジ８４とが接合するのを防止する役割をもつ。また、前述のとおり、下フランジ８４は金属であり、凸部９９の表面は酸化物であるので、原則として下フランジ８４と凸部９９とが接着することは無いが、更に接合を防止するために、ＢＮ、ＴａＮなどの耐食性の窒化物を介することができる。
【００４８】
図７は、図６に示す小型の圧力容器の内筒とフランジとの接合部の形態例を示す部分拡大断面図であり、（ａ）はフランジ取付部がフランジの天面又は底面の全面に接合する形態、（ｂ）はフランジ取付部が周壁部を有し、周壁部とフランジの外周面とが接合する形態である。図６及び図７（ａ）（ｂ）に示す圧力容器９０３では、下フランジ８４は、底面８４ｄが平坦であり、図１及び図２（ａ）に示す圧力容器９０１の底面テーパー部８４ｄ１を有さない形態である。図７（ａ）に示す形態では、下フランジ取付部８５が、下フランジ８４の底面８４ｄに延設しているため、接合面積が大きくなり、強固な接合が可能となる。なお、図７（ａ）は、下フランジ取付部８５が下フランジ８４の底面８４ｄの全面に接合する形態であるが、本実施形態はこれに限定されず、下フランジ取付部８５が下フランジ８４の底面８４ｄの一部に接合していればよい。
【００４９】
図７（ｂ）に示す形態では、下フランジ８４が、外周面８４ａを有し、下フランジ取付部８５が、下フランジ取付部８５と一体に加工された周壁部８５ａを有し、かつ、下フランジ８４の外周面８４ａと下フランジ取付部８５の周壁部８５ａとが拡散接合しているため、接合面積が更に大きくなり、下フランジ８４と下フランジ取付部８５とをより強固に接合することができる。さらに、固定具（袋ナット）７３の螺合固定によって、下フランジ８４が回転することを防止することができる。
【００５０】
本実施形態に係る圧力容器は、本実施形態に係る圧力容器用内筒を備える。本実施形態に係る圧力容器用内筒は、内表面を耐食性及び伸延性に優れた白金又は白金合金で被覆するため、加工が容易で、かつ、温度上昇によって本体と被覆部との間で生じる膨張差に起因する内筒の損傷を防止することができる。フランジを物理強度が高く、かつ、化学的安定性に優れたイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種を含む合金で形成するため、繰り返し使用してもフランジの変形が少ない。被覆部と一体に加工されたフランジ取付部とフランジとが拡散接合で一体化しているため、超高温超高圧状態下での使用に耐える。したがって、本実施形態に係る圧力容器は、シール部の再調整及び整備の頻度が少なく、かつ、内筒が長寿命となり、メンテナンスに割かれる時間及び労力を軽減できる。
【００５１】
次に、本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法を説明する。本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法は、圧力容器が、少なくとも有底筒状の本体と蓋とでシール部を構成して内部を密封する構造を有し、かつ、前記圧力容器の内表面を被覆する被覆部と、該被覆部の端部から全周にわたって、遠心方向に延設したフランジ取付部と、該フランジ取付部に接合し、かつ、前記シール部のシール箇所となる環状のフランジと、を備える圧力容器用内筒の製造方法であって、前記被覆部と前記フランジ取付部とを、白金又は白金合金で一体に形成する加工工程と、前記フランジをイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種からなる合金で形成するフランジ形成工程と、前記フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を清浄化する清浄化工程と、清浄化された前記接合予定面と前記フランジの表面のうち、接合予定面とを当接させた状態で加熱して、前記フランジ取付部に含まれる金属元素と前記フランジに含まれる金属元素とを拡散させる接合工程と、を有する。ここで、内筒は、例えば、図１、図４及び図６に示した圧力容器９０１，９０２，９０３の下内筒８３及び図１及び図４に示した圧力容器９０１，９０２の上内筒９３である。
【００５２】
加工工程は、被覆部とフランジ取付部とを、白金又は白金基合金で接合部を形成せず、一体に加工する工程である。加工方法は、特に限定されず、例えば、鋳造法、鍛造法、プレス成形法など一般公知の金属加工方法である。被覆部及びフランジ取付部の厚さは、特に限定されず、例えば、０．２〜１０ｍｍである。被覆部及びフランジ取付部の厚さは、全体が均一であってもよいし、部分的に厚さを変えてもよい。部分的に厚さを変える場合には、例えば、フランジ取付部を被覆部よりも厚くして補強することができる。このとき、最も薄い部分の厚さ（例えば、被覆部の側壁部分）が、０．２〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５３】
フランジ形成工程は、フランジをイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種からなる合金で形成する。加工方法は、特に限定されず、例えば、前述の一般公知の金属加工方法で形成できる。フランジの形状及び寸法は、取り付ける圧力容器の形状、最高使用圧力及び容量に応じて、設計するものであり、圧力容器の開口部密封時にシール箇所を形成できる形状及び寸法であれば、特に限定されない。
【００５４】
清浄化工程は、フランジ取付部の表面のうち、フランジとの接合予定面を清浄化する工程である。清浄化することで、フランジ取付部に含まれる金属とフランジに含まれる金属とが拡散し易くなる。白金又は白金合金の表面を５００℃以上で加熱すると、表面の酸化物が除去されるという性質を有する。したがって、白金表面から不純物を効率的に除去することができる点で、清浄化にはこの性質を利用することが好ましい。すなわち、本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、清浄化工程は、フランジ取付部の表面のうち、接合予定面を５００〜８００℃で加熱処理する工程を含むことが好ましい。なお、清浄化工程の加熱処理は、酸素を除去した雰囲気中又は大気雰囲気中のいずれでも行うことができるが、特別な装置又は設備を必要とせず、効率的に清浄化を行うことができる点で、大気雰囲気中で行うことがより好ましい。酸素を含む大気雰囲気中においても、白金又は白金合金は、前記の特性を有するため、酸化物を形成せずに、金属表面を露出することができる。
【００５５】
接合工程は、清浄化したフランジ取付部と洗浄したフランジとを隙間のないように完全に重ね合わせて加熱し、フランジ取付部に含まれる金属元素とフランジに含まれる金属元素とを拡散させる工程である。接合条件は、特に限定されないが、例えば、１０６〜１０７Ｐａで加圧しながら９００〜１５００℃で加熱する。加圧方法は、均一に加圧できる方法であればよく、例えば、熱間静水圧プレス法（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、ＨＩＰ）、ホットプレス法、万力などを用いる方法である。なお、接合工程は、窒素又はアルゴン雰囲気中で行うことが好ましい。
【００５６】
本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、接合工程の前に、フランジの表面のうち、接合予定面を洗浄する洗浄工程を有することが好ましい。洗浄することで、表面付着物を原因とする接合不良を防止することができる。洗浄の方法は、特に限定されず、例えば、洗浄剤による方法、溶剤による方法、化学反応を利用した方法、研磨などの機械的方法である。
【００５７】
本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、前記接合工程の前に、更に、フランジの表面のうち、接合予定面上に（１）白金化合物又は（２）白金化合物及び白金と合金を形成する金属の化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程（以降、塗布工程Ａという。）と、塗布層を熱分解して白金又は白金合金からなる密着層（以降、密着層Ａという。）とし、密着層Ａ付きフランジを形成する熱分解工程（以降、熱分解工程Ａという。）と、を有することが好ましい。フランジとフランジ取付部との拡散接合をより安定に、かつ、より短時間で効率的に行うことができる。また、拡散接合の条件を緩和することができるため、被覆部及びフランジ取付部を圧力容器に取り付けた状態でのフランジ取り付け作業が容易になる。例えば、密着層Ａを設けない形態では、拡散接合の加熱温度は、９００〜１５００℃であるが、密着層Ａを設ける形態では、加熱温度を６００℃以上９００℃未満で行うことができる。
【００５８】
塗布工程Ａは、白金化合物を含有する塗布液又は白金化合物及び白金と合金を形成する金属の化合物を含有する塗布液を洗浄されたフランジの表面のうち、接合予定面上に塗布し、乾燥して塗布層を形成する工程である。塗布工程Ａは、洗浄工程後、他の工程を経ずに行うことが好ましい。塗布液を塗布する方法は、例えば、浸漬法、塗布法、噴霧法など一般公知の方法である。乾燥する方法は、例えば、自然乾燥法、熱乾燥法、減圧乾燥法など一般公知の方法である。熱乾燥する場合には、後に行う熱分解工程Ａの加熱温度よりも低い温度で加熱することが好ましい。なお、本実施形態では、塗布方法及び乾燥方法に限定されない。
【００５９】
白金化合物は、例えば、塩化白金酸、ジニトロジアンミン白金である。白金と合金を形成する金属の化合物は、例えば、イリジウム化合物、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、金化合物、レニウム化合物である。イリジウム化合物は、例えば、塩化イリジウム、硝酸イリジウム、塩化イリジウム酸、イリジウムブトキシドなどである。ルテニウム化合物は、例えば、塩化ルテニウム、硝酸ルテニウム、塩化ルテニウム酸、ルテニウムブトキシドなどである。ロジウム化合物は、例えば、塩化ロジウム、硝酸ロジウムである。金化合物は、例えば、塩化金酸、塩化金、シアン化金である。レニウム化合物は、例えば、塩化レニウム、硝酸レニウムである。溶媒は、特に限定されず、例えば、水、硝酸水、塩化水素酸水、アルコール、テレビン油又はそれらの混合液である。塗布液として、白金化合物だけを含有する溶液を用いた場合は、得られる密着層Ａは、白金からなる層となる。また、塗布液として、白金化合物及び白金と合金を形成する金属の化合物を含有する溶液を用いると、得られる密着層Ａは、白金合金からなる層となる。塗布液に含有させる化合物の種類は、後に行なわれる熱分解によって白金又は白金合金からなる密着層Ａを形成できればよく、本実施形態では特に限定されない。
【００６０】
熱分解工程Ａでは、塗布層を熱分解によって白金又は白金合金からなる密着層Ａとする。熱分解は、マッフル炉などの加熱炉で行うことができる。加熱温度は、３００〜８００℃であることが好ましい。より好ましくは、５００〜７００℃である。処理時間は、温度、塗布液の成分によって異なるが、５〜１５分であることが好ましい。熱分解は、大気雰囲気中又は還元雰囲気中であるかを問わない。
【００６１】
本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、塗布工程と接合工程との間に、更に、密着層Ａ付きフランジを熱分解工程の加熱温度よりも高い温度で加熱する拡散工程（以降、拡散工程Ａという。）を有することが好ましい。拡散工程Ａでは、密着層Ａ付きフランジを熱分解工程の加熱温度よりも高い温度で加熱して、フランジに含まれる金属元素と密着層Ａに含まれる金属元素とを拡散させ、密着層Ａとフランジとを一体化する。拡散工程の加熱温度は、６５０〜９００℃であることが好ましい。より好ましくは、７００〜８００℃である。処理時間は、温度、密着層Ａの成分によって異なるが、１〜５時間であることが好ましい。加熱温度が６５０℃未満では、拡散が起こらず、密着層Ａとフランジとの層間強度が不足し、高温高圧条件で使用することによって剥離する場合がある。９００℃を超えると、加熱に多くのエネルギーが必要となり、拡散の度合いとのバランスで不経済である。また、拡散工程の雰囲気は、大気雰囲気中又は還元雰囲気中であるかを問わない。
【００６２】
本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、清浄化工程と接合工程との間に、更に、フランジ取付部の表面のうち、接合予定面上にイリジウム化合物、ルテニウム化合物又はイリジウム化合物若しくはルテニウム化合物の少なくとも１種及び白金化合物を含有する塗布液を塗布し、乾燥して塗布層を形成する塗布工程（以降、塗布工程Ｂという。）と、塗布層を熱分解してイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層（以降、密着層Ｂという。）とし、密着層Ｂ付きフランジ取付部を形成する熱分解工程（以降、熱分解工程Ｂという。）と、を有することが好ましい。
【００６３】
塗布工程Ｂは、イリジウム化合物を含有する塗布液、ルテニウム化合物を含有する塗布液、イリジウム化合物及び白金化合物を含有する塗布液、ルテニウム化合物及び白金化合物を含有する塗布液又はイリジウム化合物、ルテニウム化合物及び白金化合物を含有する塗布液を、清浄化されたフランジ取付部の表面のうち、接合予定面上に塗布し、乾燥して塗布層を形成する工程である。塗布工程Ｂは、清浄化工程後、他の工程を経ずに行うことが好ましい。塗布液を塗布する方法及び乾燥する方法は、塗布工程Ａと同様である。
【００６４】
塗布液に含有させるイリジウム化合物、ルテニウム化合物、白金化合物及び溶媒の種類は、後に行われる熱分解によってイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムのいずれか一方と白金との合金からなる密着層Ｂを形成できればよく、塗布工程Ａで例示した化合物及び溶媒から適宜選択可能である。
【００６５】
熱分解工程Ｂでは、塗布層を熱分解によってイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムの少なくとも１種と白金との合金からなる密着層Ｂとする。熱分解条件は、熱分解工程Ａと同様である。
【００６６】
本実施形態に係る圧力容器用内筒の製造方法では、塗布工程と接合工程との間に、更に、密着層Ｂ付きフランジ取付部を熱分解工程の加熱温度よりも高い温度で加熱する拡散工程（以降、拡散工程Ｂという。）を有することが好ましい。拡散工程Ｂでは、フランジ取付部に含まれる金属元素と密着層Ｂに含まれる金属元素とを拡散させ、密着層Ｂとフランジとを一体化する。拡散条件は、拡散工程Ａと同様である。
【００６７】
塗布工程Ａ及び熱分解工程Ａと塗布工程Ｂと熱分解工程Ｂとは、単独で行う形態又は両方行う形態のいずれでもよい。具体的には、塗布工程Ａ及び熱分解工程Ａでフランジの接合予定面に密着層Ａを形成し、密着層Ａとフランジ取付部の接合予定面とを当接させて接合する形態、塗布工程Ｂ及び熱分解工程Ｂでフランジ取付部の接合予定面に密着層Ｂを形成し、フランジの接合予定面と密着層Ｂとを当接させて接合する形態、塗布工程Ａ及び熱分解工程Ａでフランジの接合予定面に密着層Ａを形成し、更に塗布工程Ｂ及び熱分解工程Ｂでフランジ取付部の接合予定面に密着層Ｂを形成し、密着層Ａと密着層Ｂとを当接させて接合する形態である。
【００６８】
密着層（密着層Ａ又は密着層Ｂ）の厚さは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。より好ましくは、１〜３μｍである。当該厚さになるまで、塗布工程及び熱分解工程を複数回繰り返すことが好ましい。ポアが少なく、均一な密着層を得ることができる。０．５μｍ未満では、密着層を設ける効果が得られない場合がある。１０μｍを超えると、密着層の凝集破壊によって、耐久性が低下する場合がある。また、密着層のポアが多くなり拡散の効果が少なくなる場合がある。また、密着層部分の強度が不十分となる場合がある。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。【００７０】
（実施例１）
高温・高圧で使用するオートクレーブ本体の内壁に沿うように、白金を用いて、被覆部とフランジ取付部とを厚さ０．２ｍｍで一体加工した。なお、実施例において、オートクレーブは、図６に示す小型の圧力容器を共通して使用した。一方、イリジウムを用いて、フランジを厚さ５．０ｍｍで形成した。フランジのシール箇所のビッカース硬度は４１０Ｈｖであった。フランジ取付部の接合予定面を中性洗剤（商品名エマール、株式会社花王社製）で洗浄した後、空気中で６００℃で加熱し、表面付着物を除去するとともに、表面酸化物を除去して清浄化した。フランジの接合予定面を研磨して洗浄した。清浄化したフランジ取付部の接合予定面と洗浄したフランジの接合予定面とを当接した状態で、図６のように組み付けて、圧力１０７Ｐａとなるように固定具で締め付けて固定した。加熱炉内で、大気中加熱温度９００℃で２時間接合処理を行った。処理後、圧力をかけたまま放冷した。得られた内筒は、白金製のフランジ取付部とイリジウム製のフランジとが完全に固着して一体化していた。【００７１】
（実施例２）
実施例１と同様に被覆部、フランジ取付部及びフランジを用意した。フランジ取付部の接合予定面を中性洗剤（商品名エマール、株式会社花王社製）で洗浄した後、空気中で６００℃で加熱し、表面付着物を除去するとともに、表面酸化物を除去して清浄化した。フランジの接合予定面を上記と同じく中性洗剤（商品名エマール、株式会社花王社製）で洗浄し、洗浄した接合予定面上にジニトロジアンミン白金の２０％硝酸水溶液を塗布し、６０℃で乾燥した。次いで、空気を流したマッフル炉内で、７００℃で３０分間加熱して熱分解を行った。塗布‐熱分解を３回繰り返して、イリジウム製フランジの表面に厚さ０．２μｍの白金からなる密着層を形成した。さらに、９００℃で２時間加熱して、拡散処理を行い、フランジのイリジウムと密着層の白金とを拡散させて密着層付きフランジを得た。清浄化したフランジ取付部の接合予定面と密着層付きフランジの密着層とを当接した状態で、バネワッシャーを使用して圧力を保持するようにした固定具で固定した。火炎還元炉内で、加熱温度６００℃及び圧力９．８×１０６Ｐａで２時間接合処理を行った。処理後、圧力をかけたまま放冷した。得られた内筒は、白金製のフランジ取付部とイリジウム製のフランジとが完全に固着して一体化していた。また、密着層を設けたため、密着層を設けていない実施例１よりも接合処理の加熱温度を下げることができた。【００７２】
（実施例３）
高温・高圧で使用するオートクレーブの内壁に沿うように、白金８０質量％‐金２０質量％の合金を用いて、被覆部とフランジ取付部とを厚さ０．２ｍｍで一体加工した。一方、イリジウム８０質量％‐白金２０質量％の合金を用いて、フランジを厚さ２．０ｍｍで形成した。フランジのシール箇所のビッカース硬度は４５０Ｈｖであった。フランジ取付部の接合予定面をアセトン（和光純薬社製試薬特級）で洗浄した後、空気中で６００℃で加熱し、表面付着物を除去するとともに、表面酸化物を除去して清浄化した。フランジの接合予定面に、実施例１と同様にして、白金からなる密着層を形成し、拡散処理を行わず、密着層付きフランジを得た。清浄化したフランジ取付部の接合予定面と密着層付きフランジの密着層とを当接した状態で、実施例２と同様にして加圧固定した。アルゴンガス中に水素を１０アトミック％（ａｔｏｍｉｃ％）加えた還元ガスを流通させた還元炉内で、加熱温度９００℃及び圧力９．８×１０６Ｐａで３時間接合処理を行った。処理後、圧力をかけたまま放冷した。得られた内筒は、白金‐金合金製のフランジ取付部とイリジウム‐白金合金製のフランジとが完全に固着して一体化していた。【００７３】
（実施例４）
高温・高圧で使用するオートクレーブの内壁に沿うように、白金を用いて、被覆部とフランジ取付部とを厚さ０．２ｍｍで一体加工した。一方、ルテニウム８０質量％‐白金２０質量％の合金を用いて、フランジを厚さ５．０ｍｍで形成した。フランジのシール箇所のビッカース硬度は４９０Ｈｖであった。フランジの接合予定面をアセトン（和光純薬社製試薬特級）で洗浄し、洗浄した接合予定面上にジニトロジアンミン白金の白金が１００ｇ／ｌとなるように水及びｎ−プロピルアルコールに溶解した塗布液を塗布し、６０℃で乾燥した。次いで、空気を流したマッフル炉内で、４００℃で１５分間加熱して熱分解を行った。塗布‐熱分解を３回繰り返して、ルテニウム‐白金合金製フランジの表面に厚さ０．２μｍの白金からなる密着層を形成した。さらに、アルゴンガス雰囲気中８００℃で２時間加熱して、拡散処理を行い、フランジのルテニウム‐白金合金と密着層の白金とを拡散させて密着層付きフランジを得た。清浄化したフランジ取付部の接合予定面と密着層付きフランジの密着層とを当接した状態で、自製のプレス装置に固定した。圧力は１０６〜１０７Ｐａとなるようにした。この接合部分に温度約８００℃の火炎を送り２時間加熱接合した。なお接合部の温度は若干のブレはあったが、おおむね７７０〜８３０℃に保持されていた。処理後、圧力をかけたまま放冷した。得られた内筒は、白金製のフランジ取付部とルテニウム‐白金合金製のフランジとが完全に固着して一体化していた。【００７４】
実施例１〜４では、図６に示す小型の圧力容器用内筒を作製したが、図１に示す大型の圧力容器の本体及び蓋に設置する圧力容器用内筒及び図４に示す中型の圧力容器の本体及び蓋に設置する圧力容器用内筒も同様に作製できた。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る圧力容器用内筒は、フランジを表面硬度が高いイリジウム、ルテニウム又はイリジウム若しくはルテニウムを少なくとも１種を含む合金で形成して、フランジの変形を防止して、耐久性を付与し、圧力容器の内表面を被覆する材料を加工性及び伸延性に優れた白金又は白金合金で形成して、使用中の破断を防止し、フランジ取付部とフランジとを拡散接合で一体化したため、超臨界条件下で使用する圧力容器用の内筒として適している。
【符号の説明】
【００７６】
７１ａ  ガスケット
７１ｂ  ガスケット
７２  固定具
７３  固定具（袋ナット）
７７  内輪
７８  外輪
８１  本体
８３  下内筒
９１  蓋
８４  下フランジ
８４ａ  下フランジの外周面
８４ｂ  下フランジの内周面
８４ｃ  下フランジの天面
８４ｃ１  下フランジの天面テーパー部
８４ｄ  下フランジの底面
８４ｄ１  下フランジの底面テーパー部
８５  下フランジ取付部
８５ａ  下フランジ取付部の周壁部
８６  下被覆部
８８  螺合部
８９  接合防止材
９３  上内筒
９４  上フランジ
９４ａ  上フランジの外周面
９４ｂ  上フランジの内周面
９４ｃ  上フランジの天面
９４ｃ１  上フランジの天面テーパー部
９４ｄ  上フランジの底面
９４ｄ１  上フランジの底面テーパー部
９６  上被覆部
９５  上フランジ取付部
９９  凸部
９０１  圧力容器
９０２  圧力容器
９０３  圧力容器
Ｓ  シール箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012020641.tif 000008
【図７】
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【国際調査報告】
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